Регуляция кровообращения
Сердце иннервируется эфферентными ветвями блуждающего и симпатического нервов. Эти нервы не являются пусковыми, они лишь регулируют возбудимость и проводимость сердечной мышцы, силу и частоту сердцебиений. Эфферентные волокна блуждающих нервов проводят импульсы, тормозящие деятельность сердца. Симпатические нервы усиливают деятельность сердца.
Центры блуждающих нервов расположены в продолговатом мозгу. Нейроны симпатических нервов расположены в верхних сегментах грудного отдела спинного мозга. При мышечном покое преобладает влияние блуждающих нервов, при работе — влияние симпатических нервов.
В рефлекторной регуляции деятельности сердца имеет значение раздражение многих рецепторов. Главную роль при этом играют баро- или прессорецепторы и хеморецепторы. Области сосудистой системы, где сосредоточены эти рецепторы, называются рефлексогенными зонами. К ним относятся дуга аорты, область разветвления сонных артерий и др. Хеморецепторы сосудистых рефлексогенных зон возбуждаются при изменении состава омывающей их крови (увеличение концентрации углекислоты, уменьшение содержания кислорода и др.). В регуляции деятельности сердца имеют значение и сигналы от проприорецепторов двигательного аппарата. При физической работе поток проприоцептивных импульсов усиливается, что тормозит центры блуждающих нервов и ведет к учащению сердцебиений. При охлаждении тела, например, при купании в прохладной воде, сердцебиения урежаются. Повышение или понижение температуры тела на 10 изменяет частоту сердечных сокращений в среднем на 10 ударов в 1 мин. Частота сердцебиений изменяется при болевых раздражениях и различных эмоциях (гнев, страх и т. п.). В регуляции деятельности сердца принимает участие кора больших полушарий. Это доказано путем выработки условных рефлексов, изменяющих деятельность сердца. Один из примеров кортикальной регуляции сердечнего ритма — предстартовое учащение сердцебиений. На деятельность сердца влияют некоторые гормоны и электролиты. Гормоны надпочечника адреналин и норадреналин вызывают учащение и усиление сердечных сокращений. Их действие подобно действию симпатического нерва. Гормон щитовидной железы тироксин усиливает восприимчивость сердца к импульсам, поступающим по блуждающим и симпатическим нервам. Электролиты имеют большое значение для нормальной деятельности сердца. Изменение концентрации в крови ионов калия и кальция влияет на автоматию сердца и его сократительные свойства. При избытке ионов калия урежается ритм и уменьшается сила сокращений сердца, снижаются его возбудимость и проводимость. Ионы кальция учащают ритм и усиливают сердечные сокращения.
Все сосуды, за исключение капилляров, имеют мышечную оболочку, которая способна изменять просвет сосудов, а следовательно, интенсивность и сопротивление кровотоку. В регуляции кровотока принимают участие прекапиллярные и посткапиллярные сфинктеры, благодаря которым функционируют капилляры. Повышение тонуса гладкомышечных клеток вен приводит к уменьшению емкости венозного русла и тем самым к повышению венозного притока к сердцу. Регуляцию деятельности гладкомышечных клеток осуществляет ЦНС, главным образом ее симпатический отдел. Вазомоторный центр, расположенный в продолговатом мозге, регулирует тонус гладкомышечных клеток и тем самым изменяет диаметр сосудов. Деятельность самого вазомоторного центра контролируется гипоталамусом и корой больших полушарий.
9.7. Систолический и минутный
объем крови. Кровяное давление
Левый и правый желудочки при каждом сокращении сердца человека изгоняют соответственно в аорту и легочные артерии примерно 60—80 мл крови; этот объем называется систолическим или ударным объемом крови (СОК). При систоле желудочков выбрасывается не вся кровь, содержащаяся в них, а лишь около половины. Остающаяся в желудочках кровь называется резервным объемом. Благодаря наличию резервного объема крови систолический объем может резко увеличиваться уже при первых сокращениях сердца после начала работы. Кроме резервного объема в желудочках сердца имеется еще остаточный объем крови, который не выбрасывается даже при самом сильном сокращении. Умножив СОК на ЧСС, можно вычислить минутный объем крови (МОК), который составляет в среднем 4,5—5 л. Важным показателем является сердечный индекс — отношение МОК к площади поверхности тела; эта величина у взрослых людей в среднем равна 2,5—3,5 л/мин/м2. При мышечной деятельности систолический объем может возрастать до 100—150 мл и более, а МОК — до 30—35 литров.
При каждом сокращении сердца в артерии выбрасывается под большим давлением некоторое количество крови. Ее свободному передвижению препятствует сопротивление периферических сосудов. В итоге в кровеносных сосудах создается давление, называемое кровяным давлением. Оно неодинаково в различных отделах сосудистой системы. Являясь наибольшим в аорте и крупных артериях, кровяное давление снижается в мелких артериях, артериолах, капиллярах, венах и становится ниже атмосферного в полых венах.
Величина артериального давления зависит от количества крови, поступающей в единицу времени из сердца в аорту, интенсивности оттока кровииз центральных сосудов на периферию, емкости сосудистого русла, упругого сопротивления артериальных стенок и вязкости крови. Поступление крови в артерии, т. е. систолический объем крови зависит от силы сокращения сердца.
Давление в артериях больше в момент систолы и меньше при диастоле. Наибольшее давление в артериях называется систолическим или максимальным, наименьшее — диастолическим или минимальным. Давление в артериях во время диастолы желудочков не падает до 0. Оно поддерживается благодаря упругости артериальных стенок, растянутых во время систолы. При систоле желудочков артерии наполняются кровью. Та кровь, которая не успевает пройти далее в периферические сосуды, растягивает стенки крупных артерий. Во время диастолы кровь в артериях не испытывает давления со стороны сердца. В это время на нее оказывают давление лишь артериальные стенки, растянутые при систоле сердца и возвращающиеся благодаря своей упругости в исходное состояние. Колебания кровяного давления при систоле и диастоле сердца происходят лишь в аорте и артериях. В артериолах же, капиллярах и венах давление крови постоянно на всем протяжении сердечного цикла.
У взрослых здоровых людей систолическое давление в плечевой артерии чаще всего находится в пределах от 110 до 125мм рт. ст. По данным Всемирной организации здравоохранения, у лиц 20—60 лет систолическое давление до 140мм рт. ст. является нормотоническим, выше 140 мм рт. ст. — гипертоническим, ниже 100мм рт. ст. — гипотоническим. Разница между систолическим и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением или пульсовой амплитудой. Ее величина равна в среднем 40мм рт. ст. У людей пожилого возраста кровяное давление в связи с увеличением жесткости артериальных стенок выше, чем у людей молодого возраста. У детей кровяное давление ниже, чем у взрослых. Кровяное давление в разных артериях неодинаково. Оно может быть различным даже в артериях одного калибра, например, в правой и левой плечевых артериях. Еще чаще разность давлений отмечается в артериях верхних и нижних конечностей. Кровяное давление изменяется под воздействием различных факторов (эмоциональном возбуждении, физической работе). В легочной артерии человека систолическое давление составляет 25—30 мм рт. ст., диастолическое — 5—10мм. Таким образом, давление в артериях легких во много раз ниже, чем в большом круге. В легочных венах оно равно в среднем 6—12 мм рт. ст.
Сосуды легких могут депонировать кровь, т. е. вмещать ее избыточный объем, не используемый самим органом. Накопление крови в депо не вызывает существенного подъема давления в его сосудах. Емкость легочных сосудов непостоянна. При вдохеонаувеличивается, при выдохе — уменьшается. Легочные сосуды могут вмещать от 10 до 25 % всего объема крови.
Глава 10. ВОЗРАСТНАЯ АНАТОМИЯ
И ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
10.1. Общая характеристика и возрастные особенности
дыхательной системы
Дыхательная система человека состоит из носовой полости, гортани, трахеи, бронхов и легких (рис. 20). В зависимости от функции органы дыхания подразделяют на воздухоносные пути и дыхательный или респираторный отдел. Воздухоносные пути включают полость носа, гортань, трахею, бронхи и выполняют функцию проведения, согревания, очищения и увлажнения воздуха. Дыхательный отдел включает легкие и выполняет функцию газообмена. Некоторые ученые в состав дыхательной системы включают третий отдел костно-мышечную систему обеспечивающую дыхательные движения.
Дыхательная система выполняет функцию дыхания. Дыхание — это совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа. Процесс дыхания включает пять основных этапов: обмен газов между альвеолярным и атмосферным воздухом — внешнее дыхание; обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровью; транспорт газов кровью с помощью эритроцитов; обмен газов между кровью и клетками; внутреннее дыхание — биологическое окисление органических веществ до воды и углекислого газа с выделением энергии в митохондриях клеток. Дыхательная система осуществляет первые два этапа процесса дыхания.
 |
Рис. 20. Дыхательная система (схема):
1 — полость носа, 2 — полость рта, 3 — твердое небо, 4 — носоглотка,
5 — ротовая часть глотки, 6 — надгортанник; 7 — подъязычная кость,
8 — гортань, 9 — пищевод, 10 — трахея, 11 — верхушка левого легкого,
12 — левое легкое, 13 — бронх, 14, 15 — легочные пузырьки (альвеолы),
увеличены, 16 — бронх, 17 — правое легкое.
Показаны разветвления бронхов в легких (бронхиальное дерево)
10.2. Строение, функции и возрастные особенности
воздухоносных путей (полость носа, гортань, трахея, бронхи)
Дыхательная система начинается носовой полостью, скелет которой образован костями, хрящами, а внутренняя поверхность выстлана слизистой оболочкой. Основу наружного носа образуют носовые кости (спинка носа) и парные боковые хрящи. Крылья носа и ноздри поддерживаются парой больших хрящей крыльев и несколькими мелкими. Этот гибкий скелет носа держит постоянно открытыми ноздри, через которые верхние дыхательные пути сообщаются с внешней средой. Носовая полость делится продольной перегородкой на правую и левую несообщающиеся половины, каждая из них в свою очередь разделяется носовыми раковинами на ходы, в которые открываются придаточные полости — пазухи.
В носовой полости вдыхаемый воздух нагревается (или, наоборот, охлаждается, если он сильно нагрет) благодаря густой сети капилляров расположенных в слизистой оболочке и благодаря волоскам частично очищается от механических примесей (пыль, дым). Поэтому очень важно, чтобы дыхание происходило через нос, а не через рот. Слизистая оболочка небольшой верхней обонятельной части носовой полости содержит специализированные клетки — обонятельные рецепторы.
У новорожденного полость носа низкая (высота ее 17,5 мм) и узкая. Носовые раковины относительно толстые, носовые ходы развиты слабо. К 10 годам полость носа увеличивается в длину в 1,5 раза, а к 20 годам — в два раза по сравнению с новорожденным. Из околоносовых пазух у новорожденного имеется только верхнечелюстная, она развита слабо. Остальные пазухи начинают формироваться позже.
Гортань — это не только отдел воздухоносных путей но и орган голосообразования и членораздельной речи. Отсюда и сложность ее строения.
Гортань расположена на уровне IV—VI шейных позвонков, от которых отделена нижней частью глотки. В верхней части гортань подвешена к подъязычной кости, а в нижней соединена с трахеей.
Скелет гортани составляют хрящи: гиалиновые (щитовидный, перстневидный и черпаловидные) и эластический (надгортанник), подвижно соединенные связками, суставами и мышцами. Щитовидный хрящ — непарный, самый крупный, состоит из правой и левой пластинок, сходящихся впереди под углом, который образует у мужчин кадык.
Между слизистой оболочкой гортани и хрящами залегает слой эластической ткани, образующий в своей нижней половине эластический конус. Его свободный верхний край образует пару голосовых связок. Так как у мужчин угол щитовидного хряща резче выступает вперед, то и голосовые связки у них длиннее (22—24 мм), чем у женщин (15—18 мм). Этим обусловлен низкий голос мужчин (чем длиннее струна, тем ниже издаваемый ею звук). Пространство между голосовыми связками образует голосовую щель. Голос возникает от колебания голосовых связок воздухом, когда он с силой выдыхается из легких. Произношение звуков связано с быстрой сменой формы и размеров голосовой щели и натяжением голосовых связок.
Гортань новорожденного имеет сравнительно большие размеры; она короткая, широкая, воронкообразная, располагается выше, чем у взрослого человека (на уровне II—IV позвонков). Пластинки щитовидного хряща располагаются под тупым углом друг к другу. Выступ гортани отсутствует. Вследствие высокого расположения гортани у новорожденных и детей грудного возраста надгортанник находится несколько выше корня языка, поэтому при глотании пищевой комок (жидкость) обходит надгортанник латерально. В результате этого ребенок может дышать и глотать (пить) одновременно, что имеет важное значение при акте сосания.
Гортань быстро растет в течение первых четырех лет жизни ребенка. В период полового созревания (после 10—12 лет) вновь начинается активный рост, который продолжается до 25 лет у мужчин и до 22—23 лет у женщин.
Половые отличия гортани в раннем возрасте не наблюдаются, в дальнейшем рост гортани у мальчиков идет несколько быстрее, чем у девочек. После 6—7 лет гортань у мальчиков крупнее, чем у девочек того же возраста. В 10—12 лет у мальчиков становится заметным выступ гортани. В период полового созревания размеры гортани, длина голосовых связок у мальчиков больше, чем у девочек. Хрящи гортани тонкие у новорожденного, с возрастом становятся более толстыми, однако долго сохраняют свою гибкость. В пожилом и старческом возрасте в хрящах гортани, кроме надгортанника, откладываются соли кальция; хрящи окостеневают, становятся хрупкими и ломкими.
Трахея подобна полому, слегка уплощенному спереди назад цилиндру, длиной около 12 см и диаметром 2—2,5 см. Скелет трахеи образуют 16—20 хрящевых колец, не замкнутых на задней стенке, в месте расположения пищевода. Внутренняя слизистая оболочка выстлана многорядным мерцательным эпителием. В подслизистой основе расположены белково-слизистые железы, секрет которых увлажняет проходящий воздух. Трахея начинается от гортани на уровне между VI и VII шейными позвонками и спускается в грудную полость, где на высоте IV—V грудных позвонков происходит раздваивание ее трахеи на правый и левый первичные бронхи. Деление трахеи на два главных бронха представляет первую генерацию дихотомического ветвления (раздвоения) дыхательного дерева.
По мере ветвления бронхи теряют хрящи, так что основу стенок малых бронхов составляют преимущественно эластичные и гладкомышечные волокна. Слизистая оболочка бронхов покрыта мерцательным эпителием и содержит слизистые железы, секрет которых выделяется на поверхность слизистой и увлажняет проходящий воздух.
У взрослого человека дыхательное дерево насчитывает 23 генерации ветвления. Внутри легких каждый из главных бронхов разделяется на две дочерние ветви, а те, в свою очередь, становятся родительской ветвью и дихотомически делятся и т. д. Так, за толстым главным бронхом последовательно появляются более тонкие бронхи — долевые, сегментарные бронхи, мелкие бронхи, или бронхиолы, вплоть до концевых бронхиол с диаметром более 1 мм, которые являются 16-й генерацией ветвления дыхательного дерева. В совокупности все эти 16 генераций бронхов образуют так называемую проводящую зону, в конце которой число бронхиол увеличивается примерно до 65 000 (216).
У новорожденного длина трахеи составляет 3,2—4,5 см, ширина просвета в средней части около 0,8 см, хрящи развиты слабо, тонкие.
В пожилом и старческом возрасте (после 60—70 лет) хрящи трахеи становятся плотными, хрупкими, при сдавлении легко ломаются. После рождения трахея быстро растет в течение первых шести месяцев, затем рост ее замедляется и вновь ускоряется в период полового созревания и в юношеском возрасте (12—22 года). К 3—4 годам жизни ребенка ширина просвета трахеи увеличивается в двараза. Трахея у ребенка 10—12 лет вдвое длиннее, чем у новорожденного, а к 20—25 годам длина ее утраивается. Слизистая оболочка стенки трахеи у новорожденного тонкая, нежная; железы развиты слабо.